Устройство для электромагнитного каротажа Советский патент 1990 года по МПК G01V3/18 

Изобретение касается промыслово- геофизической техники и может быть использовано для измерения удельного электрического сопротивления (УЭС). горных пород, пересеченных скважиной методами электромагнитного каротажа.

Цель изобретения - повышеи11е точности измерений и расширение функциональных возможностей устройства.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.

Устройства содержит генераторный

блок 1,

идентичные измерительные

катусжи 2.1-2.,п, управляемые ключи 3,1-ЗоП, экранированные дроссели 4.1- 5 4.П и дополнительные управляемые ключи 5,1-5,п, усилительно-преобразовательный блок 6, блок 7 о бработки информации и блок 8 коммутации.

Рассмотрим работу устройства для 20 случая трех измерительных катуше (п 3) и измерения следующих характеристик электромагнитного поля: ,

I, Ih J, где h

Ч

-2

Г

напряженности магнитной компоненты элек-25 тромагнитного поля в точка с расположения измерительных катушек 2.1, 2.2 и 2,3.

Генераторный ток создает в горньпс породах электромагнитное поле часто- 30 той 400-2500 кГц. В измерительных катушках 2.t, 2.2 и 2.3, расположенных на оси скважины, возбуждаются электрические сигналы EI,. , Ef, , Sfii соответственно пропорциональные величинам 35 h , hj, hjj Так как измерительные катушки 2.1, 2.2 и 2.3 совместно с экранированными дросселями 4.t, 4.2. и 4.3 и ключами 3.1, 3.2, 3.3, 5.1,

3.2,3.3 и 5.1 замкнуты. Таким обра- закороченными оказываются измерительные .катушки 2.2 и 2.3 (Е,,« О и Ef, в 0) и экранированный дроссель 4.1 К входу усилительно-преобразовательного блока 6 подключаются три па- раллельно соединенные ветвиг первая ветвь - измерительная катушка 2.1, вторая - экранированный дроссель 4.2, третья ветвь - экранированный дрос3. Поскольку дроссели экрани- от внешних электромагнитных полей, ЭДС на их выходах равны нулю. Проводимости всех трех ветвей одинаковы, так как активные и реактивные составляющие импедансов экранирован- ных дросселей и измерительных катушек выбраны равными между собой. Поэтому в соответствии с формулой (2) на входе усилительно-преобразовательного блока действует напряжение Е 1. 3.

сель 4 рованы

Во втором такте ключи 3.1,

3.2 и 5.3 разомкнуты, а ключи 3,3, 3.1 и 5.2.замкнуты. В этом случае к входу усилительно-преобразователь5.2 и 5,3 образуют параллельно соеди-40 °г° блока подключаются также j-P паненные ветви, подключенные к усилительно-преобразовательнка 6, то напряжение Е на его определяется формулой

3

Z

к«

к.

Х

к ft

t (П

где EJJ - ЭДС k-й параллельной ветви

(k 1,...3); У - проводимость k-й параллель- :

ной ветви. о Поскольку измерительные катушки идентичны, а экранированные дроссели по электрическим параметрам также одинаковы между собой и измерительными катушками, т.е. Y Yj Y, для

зтого случая формула вид

(О принимает

Еь, + Efjj + Elij

„. .,

(2)

Процесс измерения paзбивaюt во времени иа такты, равные по длительности. Блок 8 коммутации вырабатывает на своих выходах управляющие напряжения, подаваемые на управляющие входы ключей. В первом такте ключи

3.1,5.2 и 5.3 разомкнуты, а ключи

3.2,3.3 и 5.1 замкнуты. Таким обра- закороченными оказываются измерительные .катушки 2.2 и 2.3 (Е,,« О и Ef, в 0) и экранированный дроссель 4.1 К входу усилительно-преобразовательного блока 6 подключаются три па- раллельно соединенные ветвиг первая ветвь - измерительная катушка 2.1, вторая - экранированный дроссель 4.2, третья ветвь - экранированный дрос3. Поскольку дроссели экрани- от внешних электромагнитных полей, ЭДС на их выходах равны нулю. Проводимости всех трех ветвей одинаковы, так как активные и реактивные составляющие импедансов экранирован- ных дросселей и измерительных катушек выбраны равными между собой. Поэтому в соответствии с формулой (2) на входе усилительно-преобразовательного блока действует напряжение Е 1. 3.

сель 4 рованы

Во втором такте ключи 3.1,

3.2 и 5.3 разомкнуты, а ключи 3,3, 3.1 и 5.2.замкнуты. В этом случае к входу усилительно-преобразователь5

0

5

ргшлельные ветви: первая ветвь - измерительная катушка 2.1, вторая ветвь- измерительная катушка 2.2, третья ветвь - экранированный дроссель 4.3 (Е 0). На входе Усилительно-преобразовательного блоки 6 действует напряжение

Efi.

Так как практический интерес представляет измерение разности fhi-hj|, то измерительные катушки 2.1 и 2.2 включаются встречно-параллельно, и напряжение на входе усилительно-преобразовательного блока равно

SJb-:.giu

3

в третьем такте измерения ключи , 5.1 и 5.2 разомкнуты, а ключи

3.1, 3.2 и 5.3 замкнуты, К входу усилительно-преобразовательного блока 6 оказываются подключенными три парал- лельных ветви - экранированные дрос-- сели 4.2 и 4.1 и измерительная ка- тушка 2.3. На входе усилительно-преобразовательного блока 6 действует напряжение Е , в каждом из тактов измерения на указанный вход подаются напряжения, пропорциональные соответственно величинам напряженностей h( ; h hj; hj с одинаковым коэффициентом передачи, равным 1/3 В случае необходимости число измеряемых парат метров может быть увеличено.

В усилительно-преобразовательном блоке.б входные сигналы усиливаются, преобразуются в сигналы более низкой частоты и передаются в блок 7 обработки информации, где могут быть преобразованы в напряжения, пропорциональные относительным характеристикам злектромагнитного поля

I LbilbjJ I I l b, 1 I

hi - hi

и т.д. по которым определяется УЭС горных пород. Рассмотренные такты из- . мерений циклически повторяются во времени.30

f

Формула изобретения

Устройство для электромагнитного каротажа, содержащее генераторный j блок, усилительно-преобразовательс /0 15

го

5

. 0

j

ный блок, блок коммутации, блок об- работки информации и имеющее п измерительных каналов, каждый из которых содержит идентичную измерительную катушку, первый и второй выходы которой соединены с первым и вторым входами управляемого ключа соответственно, управляющий вход которого соединен с блоком коммутации,, при этом вы-, ход усилительно-преобразовательного блока подключен к блоку обработки информации, с которым соединен и блок коммутации, отличающееся что, с целью повьпиения точности измерений и. расщирения функциональных возможностей, в каждый измерительный канал введены дополнительный управляемый ключ и экранированньй дроссель, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами дополнительного управляемого ключа, управляющий вход последнего соединен с блоком коммутации, при этом первый выход дросселя соединен с первым выходом измерительной катушки,а вторые выходы дросселей всех каналов соединены между собой и подключены к усилительно-преобразовательному блоку, кроме того,.вторые выходы измерительных катушек всех каналов также соединены между собой и , подключены к усилительно-преобразова-- тельному блоку,при этом активные и реактивные составляющие импедансов экра1 ированных дросселей и измерительных катушек выбраны равными.

Изобретение касается промыс-лово- г- офизической техники, а более конкретно, устройств, реализующих элакт- р1;м,1гнитные методы исследования сква- жис для определения электрических параметров горных пород, в частности их удельног электрического сопротивления. Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит генераторный блок, п идентичных измерительных катушек, п управляемых ключей, усилительно-преобразовательный блок, блок коммутации и блок информации а также п экранированных дросселей и п дополнительных управляемых ключей Активные и реактивные составлякирие- импедансов экранированных дросселей выбираются равными активньм к реактивным составляющим импедансов измерительных катушек. Точность измерения повышается за счет устранения влияли ниилеальности управляемых ключей и парамагнитных емкостей на измеряемые параметры, 1 ил. (Л